ES2916474T3 - Surge protection with spark gap and trip circuit - Google Patents
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Abstract
Conexión del circuito (1) de encendido de la protección contra sobretensiones, conectada tripolarmente a la vía (4) de chispas de la protección contra sobretensiones, estando la vía (4) de chispas provista de un primer borne (2) de entrada y de un segundo borne (3) de entrada, donde el electrodo (7) auxiliar de la vía (4) de chispas está conectado en serie con el primer varistor (8) y un extremo del devanado (14) secundario del transformador (13), el otro extremo del transformador (13) está conectado con el segundo electrodo (6) principal de la vía (4) de chispas y el segundo borne (3) de entrada, estando el devanado (15) primario del transformador (13) conectado en serie con el descargador (10) de sobretensión de gas el varistor (9) un resistor (11) y un condensador (12) al otro extremo del devanado (15) primario del transformador (13) se conecta al segundo borne (3) de entrada, un nodo que conecta el segundo varistor (9) a un resistor (11) que se conecta a un nodo que conecta el primer borne (2) de entrada al primer electrodo (5) principal de la vía (4) de chispas, un desconectador (17) sensible a la temperatura, acoplado por adhesión (16) térmica al segundo varistor (9), o está en serie con el segundo varistor (9) o en serie entre el nodo que conecta el segundo varistor (9) con el resistor (11) y el nodo que conecta el primer borne (2) de entrada con el primer electrodo (5) principal de la vía (4) de chispas, o un desconectador (17) sensible a la temperatura se inserta entre el devanado (15) primario del transformador (13) y el descargador (10) de sobretensión de gas.Connection of the ignition circuit (1) of the protection against overvoltages, three-pole connected to the spark gap (4) of the protection against overvoltages, the spark gap (4) being provided with a first input terminal (2) and a second input terminal (3), where the auxiliary electrode (7) of the spark gap (4) is connected in series with the first varistor (8) and one end of the secondary winding (14) of the transformer (13), the other end of the transformer (13) is connected to the second main electrode (6) of the spark gap (4) and the second input terminal (3), the primary winding (15) of the transformer (13) being connected in series with the gas surge arrester (10) the varistor (9) a resistor (11) and a capacitor (12) at the other end of the primary winding (15) of the transformer (13) is connected to the second terminal (3) of input, a node connecting the second varistor (9) to a resistor (11) connecting to a node connecting the first st input terminal (2) to the first main electrode (5) of the spark gap (4), a switch (17) sensitive to temperature, coupled by thermal adhesion (16) to the second varistor (9), or is in series with the second varistor (9) or in series between the node that connects the second varistor (9) with the resistor (11) and the node that connects the first input terminal (2) with the first main electrode (5) of the spark gap (4), or a temperature sensitive disconnector (17) is inserted between the primary winding (15) of the transformer (13) and the gas surge arrester (10).
Description
DESCRIPCIÓNDESCRIPTION
Protección contra sobretensiones con vía de chispas y circuito de disparoSurge protection with spark gap and trip circuit
Campo de invenciónfield of invention
La invención se refiere a una conexión del circuito de encendido para la protección contra sobretensiones, que entra en el campo de los circuitos de protección eléctrica destinados a limitar las sobretensiones en una red de distribución protegida. La protección contra sobretensiones consiste en una vía de chispas de la protección contra sobretensiones, equipada con un primer borne de entrada, un segundo borne de entrada y conectado tripolarmente al circuito de encendido para la protección contra sobretensiónes.The invention relates to an ignition circuit connection for protection against overvoltages, which falls within the field of electrical protection circuits intended to limit overvoltages in a protected distribution network. The overvoltage protection consists of an overvoltage protection spark gap, equipped with a first input terminal, a second input terminal and three-pole connected to the ignition circuit for overvoltage protection.
Antecedentes de invenciónBackground of invention
Las soluciones técnicas conocidas de las conexiónes de los circuitos de encendido para la protección contra sobretensiones resuelven la activación del devanado primario del transformador directamente mediante la activación del descargador de sobretensión de gas por un impulso de sobretensión. Esta conexión es sencilla, pero su correcto funcionamiento depende de la intensidad del impulso y, por lo tanto, en circunstancias desfavorables, cuando la intensidad del impulso es pequeña, es decir, cuando la relación entre la derivada de la tensión y la derivada del tiempo es pequeña, el electrodo auxiliar de la vía de chispas no se activa y la descarga entre el primer electrodo principal y el segundo electrodo principal de la vía de chispas no se enciende, por lo que la protección contra sobretensiones diseñada de esta manera no es funcional.Known technical solutions of ignition circuit connections for surge protection resolve the activation of the primary winding of the transformer directly by activating the gas surge arrester by a surge pulse. This connection is simple, but its correct operation depends on the intensity of the impulse and, therefore, in unfavorable circumstances, when the intensity of the impulse is small, that is, when the relationship between the derivative of the voltage and the derivative of time is small, the auxiliary electrode of the spark gap is not activated, and the discharge between the first main electrode and the second main electrode of the spark gap is not ignited, so the surge protection designed in this way is not functional .
Esta deficiencia se soluciona parcialmente con otras conexiones de los circuitos de encendido para la protección contra sobretensiones que utilizan un divisor capacitivo y un descargador de sobretensión de gas. Un ejemplo de una conexión más compleja con un divisor capacitivo es el documento GB1076679 „Improvements in Triggered Spark Gap Type Surge Arrestors for D.C. Circuits“, la conexión simplificada está contenida en el documento US6111740 „Overvoltage protection system and overvoltage protection element for an overvoltage protection system“. La desventaja de estas conexiones es la naturaleza oscilante del flujo de corriente en el circuito de encendido para la protección contra sobretensiones. Cuando la corriente oscilante en el devanado secundario del transformador pasa por cero, la descarga entre el primer electrodo principal o el segundo electrodo principal y el electrodo auxiliar de la vía de chispas puede extinguirse, en cuyo caso la descarga entre el primer electrodo principal y el segundo electrodo principal de la vía de chispas no se activará, lo que dará lugar a la ausencia de la función de la protección contra sobretensiones. En lugar de un divisor capacitivo, también se utiliza un divisor con elementos limitadores de tensión semiconductores, por ejemplo en el documento US4683514 „Surge voltage protective circuit arrangements“.This deficiency is partially overcome by other connections of the ignition circuits for surge protection using a capacitive divider and a gas surge arrester. An example of a more complex connection with a capacitive divider is GB1076679 „Improvements in Triggered Spark Gap Type Surge Arrestors for D.C. Circuits“, the simplified connection is contained in document US6111740 „Overvoltage protection system and overvoltage protection element for an overvoltage protection system“. The disadvantage of these connections is the oscillating nature of current flow in the ignition circuit for surge protection. When the oscillating current in the secondary winding of the transformer passes through zero, the discharge between the first main electrode or the second main electrode and the auxiliary electrode of the spark gap may be extinguished, in which case the discharge between the first main electrode and the auxiliary electrode. The second main electrode of the spark gap will not be activated, which will result in the absence of the surge protection function. Instead of a capacitive divider, a divider with semiconductor voltage-limiting elements is also used, for example in US4683514 „Surge voltage protective circuit arrangements“.
Conexión modificada con divisor capacitivo-varistor, pero sin descargador de sobretensión de gas, se incluye en el documento US5136455 „Electromagnetic interference suppression device“.Modified connection with capacitive divider-varistor, but without gas surge arrester, is listed in US5136455 „Electromagnetic interference suppression device“.
Otra conexión conocida del circuito de encendido de la protección contra sobretensiones, que forma parte del documento FR2902579 „Electrical installation protection device i.e. surge suppressor, has triggering unit passing spark gaps from blocking state, in which gaps oppose current circulation, to passing state, in which gaps permit fault current to flow in branches“, o contenida en el documento US2003/0007303 „Pressure-resistant encapsulated air-gap arrangement for the draining off of damaging perturbances due to overvoltages“, resuelve las deficiencias anteriores utilizando un divisor combinado con varistor y condensador. Esta conexión del circuito de encendido para la protección contra sobretensiones elimina hasta cierto punto las desventajas de la conexión anterior, pero el carácter oscilante del flujo de corriente en el circuito de encendido para la protección contra sobretensiones sigue conservándose y, por lo tanto, el problema de la posible extinción de la descarga entre el primer electrodo principal y el segundo electrodo principal de la vía de chispa, lo que da lugar a la ausencia de la función protectora de la protección contra sobretensiones.Another known connection of the surge protection ignition circuit, which is part of document FR2902579 „Electrical installation protection device i.e. surge suppressor, has triggering unit passing spark gaps from blocking state, in which gaps oppose current circulation, to passing state, in which gaps permit fault current to flow in branches“, or contained in document US2003/0007303 „Pressure-resistant encapsulated air -gap arrangement for the draining off of damaging perturbances due to overvoltages“, solves the previous deficiencies using a combined divider with varistor and capacitor. This connection of the ignition circuit for surge protection eliminates the disadvantages of the previous connection to some extent, but the oscillating character of the current flow in the ignition circuit for surge protection is still preserved, and therefore the problem of the possible extinction of the discharge between the first main electrode and the second main electrode of the spark gap, which results in the absence of the protective function of the surge protection.
Se puede considerar que el estado de la técnica más próximo es la solución del documento EP1077519A „Method of operating an overvoltage protection device and overvoltage protection device with at least one coarse and one fine protection element“, concretamente la conexión según Fig. 3 abajo, que contiene caracteres idénticos en una de las variantes: primer borne de entrada, segundo borne de entrada, vía de chispas, primer electrodo principal, segundo electrodo principal, electrodo auxiliar, primer varistor, segundo varistor, transformador, devanado secundario, devanado primario. Esta solución, al igual que la solución del documento EP1077519A, cumple la función básica de protección contra sobretensiones, pero presenta el mismo problema, es decir, la incapacidad de encender la vía de chispas principal a bajas intensidades de impulso de corriente, ya que falta el elemento integrador - el condensador. The closest state of the art can be considered to be the solution of document EP1077519A „Method of operating an overvoltage protection device and overvoltage protection device with at least one coarse and one fine protection element“, specifically the connection according to Fig. 3 below, containing identical characters in one of the variants: first input terminal, second input terminal, spark gap, first main electrode, second main electrode, auxiliary electrode, first varistor, second varistor, transformer, secondary winding, primary winding. This solution, like the solution in document EP1077519A, fulfills the basic function of protection against overvoltages, but has the same problem, that is, the inability to ignite the main spark gap at low impulse current intensities, since there is no the integrating element - the capacitor.
US2009/021881 describe la protección contra sobretensiones con una vía de chispas, un transformador y un varistor y un desconectador sensible a la temperatura en serie con un tubo del descargador de sobretensión de gas para alimentar el transformador. El varistor funciona con un desconectador sensible a la temperatura para cortar la corriente a través del varistor en caso de sobrecalentamiento. El transformador alimenta directamente el electrodo auxiliar de la vía de chispas. US2009/021881 describes surge protection with a spark gap, transformer and varistor and temperature sensitive disconnector in series with a gas surge arrester tube to feed the transformer. The varistor works with a temperature sensitive disconnect to cut the current through the varistor in the event of overheating. The transformer directly supplies the auxiliary electrode of the spark gap.
Resumen de la invenciónSummary of the invention
Las deficiencias anteriores se eliminan en gran medida con la conexión del circuito de encendido especificado en la reivindicación 1.The above deficiencies are largely eliminated with the connection of the ignition circuit specified in claim 1.
La protección contra sobretensiones consta de una vía de chispas equipada con un primer electrodo principal, un segundo electrodo principal y un electrodo auxiliar para facilitar la penetración entre el primer electrodo principal y el segundo electrodo principal, para lo cual se ha diseñado La conexión del circuito de encendido para la protección contra sobretensiones.The surge protection consists of a spark gap equipped with a first main electrode, a second main electrode and an auxiliary electrode to facilitate the penetration between the first main electrode and the second main electrode, for which the circuit connection has been designed. power switch for surge protection.
Las ventajas de esta conexión del circuito de encendido de la protección contra sobretensiones son la mejora de la capacidad de encendido debido a la función de la parte de la conexión del circuito de encendido para la protección contra sobretensiones situada en el lado primario del transformador.The advantages of this surge protection ignition circuit connection are the improvement of the ignition capacity due to the function of the part of the surge protection ignition circuit connection located on the primary side of the transformer.
Para un funcionamiento seguro de la conexión del circuito de encendido de la protección contra sobretensiones, es preferible que el desconectador sensible a la temperatura, unido por una adhesión térmica con el segundo varistor, esté conectado en serie con el segundo varistor, o que se inserte en la unión entre el nodo que conecta el segundo varistor con el resistor y el nodo que conecta el primer borne de entrada con el primer electrodo principal de la vía de chispas, o que el desconectador sensible a la temperatura se inserte entre el devanado primario del transformador y el descargador de sobretensión de gas.For safe operation of the surge protection ignition circuit connection, it is preferable that the temperature-sensitive disconnector, thermally bonded with the second varistor, be connected in series with the second varistor, or be inserted at the junction between the node connecting the second varistor with the resistor and the node connecting the first input terminal with the first main electrode of the spark gap, or that the temperature sensitive disconnector is inserted between the primary winding of the transformer and gas surge arrester.
El ventajoso diseño mencionado de la conexión del circuito de encendido de la protección contra sobretensiones, complementado con un desconectador sensible a la temperatura, permite la desconexión del circuito de encendido de la protección contra sobretensiones de la red de distribución protegida en caso de sobrecarga térmica y de calentamiento o sobrecalentamiento inaceptable del segundo varistor y, por lo tanto, evita su daño o el daño subsiguiente resultante del daño de toda la protección contra sobretensiones.The mentioned advantageous design of the connection of the ignition circuit of the surge protection, complemented with a temperature sensitive disconnector, allows the disconnection of the ignition circuit of the surge protection from the protected distribution network in case of thermal overload and of unacceptable heating or overheating of the second varistor and thus prevents its damage or subsequent damage resulting from the damage of the entire surge protection.
Aclaración de los planosClarification of plans
La invención se aclarará aún más por medio de los dibujos que muestra la fig. 1 esquema de bloques de la conexión de la protección contra sobretensiones de la vía de chispas, equipada con el primer borne de entrada, el segundo borne de entrada y conectada tripolarmente al circuito de encendido.The invention will be further elucidated by means of the drawings shown in fig. 1 block diagram of the spark gap overvoltage protection connection, equipped with the first input terminal, the second input terminal and three-pole connected to the ignition circuit.
Fig. 2 muestra el esquema principal de la conexión de la vía de chispas de la protección contra sobretensiones y del circuito de encendido.Fig. 2 shows the main diagram of the connection of the spark gap of the surge protection and the ignition circuit.
La fig. 3 muestra el esquema principal de la conexión de la vía de chispas de la protección contra sobretensiones y del circuito de encendido, equipado con un desconectador sensible a la temperatura unido por adhesión térmica con el segundo varistor e insertado simultáneamente entre el segundo varistor y el nodo que conecta el primer borne de entrada con el resistor.the fig. 3 shows the main diagram of the connection of the spark gap of the surge protection and the ignition circuit, equipped with a temperature-sensitive disconnector thermally bonded to the second varistor and inserted simultaneously between the second varistor and the node connecting the first input terminal with the resistor.
Fig. 4 muestra el esquema principal de la conexión de la vía de chispas de la protección contra sobretensiones y del circuito de encendido, equipado con un desconectador sensible a la temperatura unido por adhesión térmica con el segundo varistor e insertado simultáneamente entre descargador de sobretensión de gas y segundo varistor.Fig. 4 shows the main diagram of the connection of the spark gap of the surge protection and the ignition circuit, equipped with a temperature-sensitive disconnector bonded by thermal bonding with the second varistor and inserted simultaneously between the surge arrester of gas and second varistor.
Fig. 5 muestra el esquema principal de la conexión de la vía de chispas de la protección contra sobretensiones y del circuito de encendido, equipado con un desconectador sensible a la temperatura unido por adhesión térmica con el segundo varistor e insertado simultáneamente a la unión entre el nodo que conecta el segundo varistor con el resistor y el nodo que conecta el primer borne de entrada con el primer electrodo principal de la vía de chispas.Fig. 5 shows the main diagram of the connection of the spark gap of the overvoltage protection and the ignition circuit, equipped with a temperature-sensitive disconnector bonded by thermal bonding with the second varistor and inserted simultaneously to the joint between the node connecting the second varistor with the resistor and the node connecting the first input terminal with the first main electrode of the spark gap.
Fig. 6 muestra el esquema principal de la conexión de la vía de chispas de la protección contra sobretensiones y del circuito de encendido, equipado con un desconectador sensible a la temperatura unido por adhesión térmica con el segundo varistor e insertado simultáneamente entre el devanado primario del transformador y el descargador de sobretensión de gas.Fig. 6 shows the main diagram of the connection of the spark gap of the surge protection and the ignition circuit, equipped with a temperature-sensitive disconnector thermally bonded to the second varistor and inserted simultaneously between the primary winding of the transformer and gas surge arrester.
Ejemplos de realización de la invenciónEmbodiment examples of the invention
Protección contra sobretensiones según la fig. 1 comprende una vía 4 de chispas_de la protección contra sobretensiones, provista de un primer borne 2 de entrada, un segundo borne 3 de entrada y conectada tripolarmente al circuito 1 de encendido de la protección contra sobretensiones.Overvoltage protection according to fig. 1 comprises a spark path 4 of the overvoltage protection, provided with a first input terminal 2, a second input terminal 3 and three-pole connected to the ignition circuit 1 of the overvoltage protection.
Conexión básica del circuito 1 de encendido de la protección contra sobretensiones según la fig. 2 consiste en que el electrodo 7 auxiliar de la vía 4 de chispas está conectado en serie con el primer varistor 8 y un extremo del devanado 14 secundario del transformador 13, cuyo otro extremo está conectado al segundo electrodo 6 principal de la vía 4 de chispas y al segundo borne 3 de entrada, mientras que un extremo del devanado 15 primario del transformador 13 está conectado en serie con el descargador 10 de sobretensión de gas, un segundo varistor 9, un resistor 11 y un condensador 12 conectados al otro extremo del devanado 15 primario del transformador 13 conectado al segundo borne 3 de entrada, en el que un nodo que conecta el segundo varistor 9 con el resistor 11 está conectado a un nodo que conecta el primer borne 2 de entrada con el primer electrodo 5 principal de la vía 4 de chispas.Basic connection of the overvoltage protection ignition circuit 1 according to fig. 2 consists in that the auxiliary electrode 7 of the spark gap 4 is connected in series with the first varistor 8 and one end of the secondary winding 14 of the transformer 13, the other end of which is connected to the second main electrode 6 of the spark gap 4 and to the second input terminal 3, while one end of the primary winding 15 of the transformer 13 is connected in series with the gas surge arrester 10, a second varistor 9, a resistor 11 and a capacitor 12 connected to the other end of the primary winding 15 of the transformer 13 connected to the second input terminal 3, in which a node connecting the second varistor 9 with the resistor 11 is connected to a node connecting the first input terminal 2 with the first main electrode 5 of the spark gap 4.
El valor de la resistencia del resistor 11 es al menos dos veces la raíz cuadrada de la relación entre la inductancia del devanado 15 primario del transformador 13 y la capacidad del condensador 12.The value of the resistance of the resistor 11 is at least twice the square root of the ratio between the inductance of the primary winding 15 of the transformer 13 and the capacity of the capacitor 12.
La conexión ventajosa de la conexión del circuito 1 de encendido de la protección contra sobretensiones está dotada de un desconectador 17 sensible a la temperatura, unido por adhesión 16 térmica con el segundo varistor 9. En la forma de realización más sencilla, el desconectador 17 sensible a la temperatura se puede realizar mediante un fusible térmico.The advantageous connection of the switch-on circuit 1 of the overvoltage protection is provided with a temperature-sensitive switch 17, thermally bonded 16 to the second varistor 9. In the simplest embodiment, the sensitive switch 17 at temperature can be realized by a thermal fuse.
La conexión ventajosa de la conexión del circuito 1 de encendido de la protección contra sobretensiones según la fig.The advantageous connection of the connection of the ignition circuit 1 of the overvoltage protection according to fig.
3 está provista de un desconectador 17 sensible a la temperatura unido por adhesión 16 térmica al segundo varistor 9 y simultáneamente intercalado entre el segundo varistor 9 y un nodo que conecta el primer borne 2 de entrada con el resistor 11.3 is provided with a temperature sensitive switch 17 bonded by thermal adhesion 16 to the second varistor 9 and simultaneously interposed between the second varistor 9 and a node connecting the first input terminal 2 with the resistor 11.
La conexión ventajosa de la conexión del circuito 1 de encendido de la protección contra sobretensiones según la fig.The advantageous connection of the connection of the ignition circuit 1 of the overvoltage protection according to fig.
4 está provista de un desconectador 17 sensible a la temperatura unido por adhesión 16 térmica al segundo varistor 9 y simultáneamente intercalado entre el descargador 10 de sobretensión de gas y el segundo varistor 9.4 is provided with a temperature-sensitive switch 17 thermally bonded 16 to the second varistor 9 and simultaneously sandwiched between the gas surge arrester 10 and the second varistor 9.
La conexión ventajosa de la conexión del circuito 1 de encendido de la protección contra sobretensiones según la fig.The advantageous connection of the connection of the ignition circuit 1 of the overvoltage protection according to fig.
5 está provista de un desconectador 17 sensible a la temperatura unido por adhesión 16 térmica al segundo varistor 9 y simultáneamente intercalado en la unión entre el nodo que conecta el segundo varistor 9 con el resistor 11 y el nodo que conecta el primer borne 2 de entrada con el primer electrodo 5 principal de la vía 4 de chispas.5 is provided with a temperature sensitive switch 17 attached by thermal adhesion 16 to the second varistor 9 and simultaneously inserted in the joint between the node connecting the second varistor 9 with the resistor 11 and the node connecting the first input terminal 2 with the first main electrode 5 of the spark gap 4.
La conexión ventajosa de la conexión del circuito 1 de encendido de la protección contra sobretensiones según la fig.The advantageous connection of the connection of the ignition circuit 1 of the overvoltage protection according to fig.
6 está provista de un desconectador 17 sensible a la temperatura unido por adhesión 16 térmica al segundo varistor 9 y simultáneamente intercalado entre el devanado 15 primario del transformador 13 y el descargador 10 de sobretensión de gas.6 is provided with a temperature sensitive disconnector 17 thermally bonded 16 to the second varistor 9 and simultaneously sandwiched between the primary winding 15 of the transformer 13 and the gas surge arrester 10.
La función equivalente de la conexión del circuito 1 de encendido de la protección contra sobretensiones se produce también cuando los elementos del circuito están dispuestos en serie con el segundo varistor 9 y el descargador 10 de sobretensión de gas, y/o el resistor 11 y el condensador 12, en el orden inverso al mostrado en la Fig. 2 a 6.The equivalent function of the connection of the ignition circuit 1 of the surge protection occurs also when the circuit elements are arranged in series with the second varistor 9 and the gas surge arrester 10, and/or the resistor 11 and the capacitor 12, in the reverse order to that shown in Fig. 2 to 6.
Aplicación industrialindustrial application
La conexión del circuito de encendido para la protección contra sobretensiones según la invención se puede utilizar siempre donde las redes de distribución estén en peligro por sobretensión. En comparación con una conexión conocida, tiene una capacidad de ignición mejorada y, cuando está equipada con un desconectador sensible a la temperatura, evita daños posteriores debidos a daños en toda la protección contra sobretensiones.The ignition circuit connection for surge protection according to the invention can always be used where distribution networks are endangered by overvoltage. Compared to a known connection, it has an improved ignition capacity and, when equipped with a temperature sensitive disconnector, prevents subsequent damage due to damage to the entire surge protection.
Lista de etiquetas de relaciónRelationship tag list
1 circuito de encendido1 ignition circuit
2 primer borne de entrada2 first input terminal
3 segundo borne de entrada3 second input terminal
4 vía de chispas4 spark gap
5 primer electrodo principal5 first main electrode
6 segundo electrodo principal6 second main electrode
7 electrodo auxiliar7 auxiliary electrode
8 primer varistor8 first varistor
9 segundo varistor9 second varistor
10 descargador de sobretensión de gas10 gas surge arrester
11 resistor11 resistor
12 condensador12 condenser
13 transformador13 transformer
14 devanado secundario14 secondary winding
15 devanado primario15 primary winding
16 adhesión térmica16 thermal adhesion
17 desconectador sensible a la temperatura 17 temperature sensitive disconnect
Claims (1)
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